碳纳米管负载Mo-Co-S基HDS/HDN催化剂的制备及其表征研究

用自行制备的多壁碳纳米管(简写为CNTs)作为载体制备负载型Mo-Co-S催化剂,记为:m%MoiCoj/CNTs(m%为质量百分数),用噻吩加氢脱硫(HDS)和吡咯加氢脱氮(HDN)作为探针反应,XRD、XPS和H2-TPD作为表征手段,考察Co/Mo摩尔比、MoiCoj负载量及Co和Mo的浸渍顺序对所制备催化剂的结构和催化性能的影响.研究结果表明,对于本文自行制备CNTs负载的Mo-Co-S催化剂,最佳的Co/Mo摩尔比为1 3,最适宜的Mo3Co1负载量为~7.2%(质量百分数),Co和Mo的浸渍顺序以“先浸渍Co、经干燥焙烧后浸渍Mo”为佳.与AC负载的参比体系相比,CNTs负载催化剂较易于被还原,工作态催化剂表面具有催化活性的Mo物种(Mo4+)在总负载Mo量中所占份额较高;在另一方面,在HDS/HDN反应条件下,作为载体的CNTs的表面存在着数量更加可观的吸附氢物种,这些活泼氢物种通过“溢流”容易传输至Mo-Co-S催化活性位,于是有助于提高表面加氢反应的速率.以上两方面因素对CNTs负载Mo-Co-S催化剂上高的HDS/HDN反应活性都有重要贡献

纳米尺寸团簇Ni_nZr_n(n=3～5)的几何结构与成键规律研究

根据化学键理论与拓朴原理 ,设计了团簇 Nin Zrn(n=3～ 5 )的可能几何构型 ,并用从头算方法进行构型优化 .结果表明 :由 Ni Zr组成的团簇原子间的 Zr—Zr和 Zr— Ni键明显较强 ,而 Ni—Ni的成键较弱 ;并发现 Nin Zrn(n=3～ 5 )团簇电子性质与有机烯烃分子等瓣相似 ,原子之间的成键按照强弱相间的规则分

H_2在K~0-MWCNTs上储存和吸附/脱附特性研究

利用高压容积法辅以卸压升温脱附排水法,测定金属K修饰多壁碳纳米管对H2的吸附储存容量.结果表明,在室温(25℃),7.25MPa实验条件下,x%K0-MWCNTs(x%=30%～35%,质量百分数)对H2的吸附储存容量可达3.80wt%(质量百分数),是相同条件下单纯MWCNTs氢吸附储量的2.5倍;室温下卸至常压的脱附氢量为3.36wt%(占总吸附氢量的～88%),后续升温至673K的脱附氢量为0.41wt%(占总吸附氢量的～11%).利用LRS和H2-TPD-GC/MS等谱学方法对H2/K0-MWCNTs吸附体系的表征研究表明,H2在K0-MWCNTs上吸附存在非解离(即分子态)和解离(即原子态)两种吸附态;在≤723K温度下,H2/K0-MWCNTs体系的脱附产物几乎全为H2气;723K以上高温脱附产物不仅含H2,也含有CH4,C2H4和C2H2等C1/C2-烃

Study of storage and adsorption/desorption characteristics of H-2 on MWCNTs modified by metal potassium

Storage capacity of H-2 in a kind of potassium-modified multiwalled carbon nanotubes, K-0-MWCNTs, was measured by using high-pressure volumetric method combined with desorption water-displacement method. It was experimentally shown that appropriate incorporation of a certain amount of metallic potassium into the MWCNTs could significantly increase the storage capacity of hydrogen. Under conditions of 7.25 MPa and ambient temperature, H-2 uptake of 3.8 wt% could be achieved by the x%K-0-MWCNTs (x%=30%-35%, mass percentage), which was 2.5 times as high as that by the KO-free MWCNTs under the same conditions. It was also indicated that adsorption of 99% of the H2 was reversible, and that 88% of the stored hydrogen (equalling storage capacities of 3.36 wt%) could be desorbed while the pressure was relieved to atmospheric pressure and similar to 11% of the stored hydrogen (equalling storage capacities of 0.41 wt%) was desorbed in the following process of elevating temperature from room temperature to 673 K. The Raman-spectroscopic and TPD-MS/GC investigations of the H-2/K-0-MWCNTs adsorption systems showed that adsorption of H-2 on the MWCNTs could occur in associative and dissociative forms, with the observed v(s)(C-H) for CH2, v(C-H) for CH and v(H-H) for H-2 (a) at 2856, 3228 and 3946 cm(-1), respectively, and that H-2 Was the predominant products desorbed at temperatures lower than 723 K, whereas in addition to H-2, light hydrocarbons such as CH4, C2H4, C2H2, etc. were also involved in the products desorbed at temperatures higher than 723 K

台灣西部地區露天農廢燃燒 污染物之傳輸效應

摘要 本研究利用環保署監測空氣品質監測資料，研究近三年來之二期稻作露天農廢燃燒的事件，建立污染物排放的源區，分析源區因露天農燃事件一次污染物的增量；再利用光化學軌跡模式（Trajectory Photochemical Air Quality Model, TPAQM）中之氣象前處理模組以及軌跡模組進行流場分析，再計算從「源區」出來的氣團軌跡流過的時間與地點，建立排放的受體區，再分析受體區中，一次污染物與二次污染物的增量情形。 統計三年內露天農廢燃燒事件案例，分類為一般事件例與大規模事件案例。其中一般事件案例27筆，大規模事件案例7筆。大規模事件案例之發生，雖有較充足之光化學反應前驅物質，但在二次污染物之增量上確不及一般事件案例，推論的原因可能為：一、大規模事件案例中，PM10之小時濃度值約在200∼300 ，影響陽光之照射，不利光化學反應之進行；二、受氣象因素雲量之影響。大規模事件常在總雲量>0.5的情況下發生，其原因可能為台灣地區農民露天燃燒農廢之行為時間，多半集中趕在降雨來臨之前夕。 最後統計源區與受體區各污染物種濃度之小時平均增量（與逐時月小時平均比較），源區部分增量為：O3 3.76 ppb 、CO 0.489 ppm、PM10 73.14 、NOx 26.44 ppb、THC 0.88 ppmc、NMHC 0.49 ppmc；受體區之增量部分為：O3 13.47 ppb 、CO 0.098 ppm、PM10 34.68 、NOx 3.93 ppb、THC 0.218 ppmc、NMHC 0.148 ppmc。Abstract The study aimed on the effect of pollutants from open burning of agriculture waste of aftergrowth rice by analyzing the ambient air monitor data of the last three years from Taiwan EPA. Source district was defined when there has significant statistical increment of primary pollutants happened in upwind area. Utilizing the forward trajectory calculate by meteorological preprocess module and trajectory module of Trajectory Photochemical Air Quality Model (TPAQM) to find the corresponded receptor district, the increment concentration of primary and secondary pollutants of receptor district can be obtained as the difference of observed and hourly ensemble mean of the month. To gather statistics of the case for agriculture waste open burning in the past three years, I classify it for the 27 local incident case and 7 extensive incident case. Although there are more sufficient precursors for photochemical reaction in the extensive incident cases, but the increment of secondary pollutants is less than the local incident case, one reason of the inference is that concentration of extensive incident among the case usually is more than 200∼300 ,and it will influence the shining of sunshine going on of unfavorable photochemical reaction. Another is that it receives the influence of the meteorological cloudiness of factor. The extensive incidents often take place in the total cloudiness under 0.5, its reason may be the behavior concentrating shortly on open burning agriculturally waste before the rainfall will come mostly for Taiwan peasants. To count the hour-average increment comparing with the moon while chasing equally hour of primary and secondary pollutants of source and acceptor district, increment part in the source district is O3 3.76 ppb, CO 0.489 ppm, PM10 73.14 , NOX 26.44 ppb, THC 0.88 ppmc, NMHC 0.49 ppmc; the increment part of the receptor district is O3 13.47 ppb, CO 0.098 ppm,PM10 34.68 ,NOX 3.93 ppb, THC 0.218 ppmc, NMHC 0.148 ppmc.目 錄 頁 次 中文摘要.................................................Ⅰ 英文摘要.................................................Ⅲ 目錄.....................................................Ⅴ 表目錄...................................................Ⅷ 圖目錄...................................................Ⅸ 第一章 前言 1.1 研究背景.........................................1-1 1.2 問題說明與研究原理...............................1-2 第二章 文獻回顧 2.1 排放性作用.......................................2-1 2.1.1 農廢燃燒所排放之污染物種與影響................2-1 2.1.2 稻草農廢露天燃燒排放量.......................2-2 2.2 物理作用的影響...................................2-3 2.2.1 擴散作.......................................2-3 2.2.1.1 混和層高度...............................2-3 2.2.1.2 通風指數.................................2-4 2.2.1.3 穩定度...................................2-5 2.2.1.4 摩擦風速.................................2-6 2.2.2 傳輸作用.....................................2-7 2.2.2.1 客觀分析法...............................2-8 2.2.2.2 變分分析法...............................2-8 2.2.2.3 順軌跡分析...............................2-8 2.3 光化學反應......................................2-10 2.3.1 光化學煙霧介紹..............................2-10 2.3.2 對流層中的臭氧...............................2-10 2.3.2.1 臭氧的源................................2-10 2.3.2.2 臭氧的匯................................2-12 2.3.3 對流層中的氮氧化物..........................2-12 2.3.3.1 氮氧化物的源............................2-12 2.3.3.2 氮氧化物的匯............................2-13 2.3.4 對流層中的一氧化碳..........................2-13 2.3.5 對流層中的非甲烷碳氫化合物..................2-14 2.3.6 光化速率常數................................2-14 第三章 研究方法 3.1 研究原理.........................................3-1 3.1.1 選定篩選之物種...............................3-2 3.1.2 選定篩選之時間...............................3-2 3.2 研究方法.........................................3-5 3.2.1 露天燃燒發生時段與地區篩選..................3-5 3.2.2 源區污染物的傳輸與流佈.......................3-6 3.2.3 受體區污染物的增量統計.......................3-7 3.3 研究流程圖.......................................3-9 第四章 結果與討論 4.1 一般案例分析.....................................4-1 4.2 大規模案例分析...................................4-7 4.2.1 案例一.......................................4-8 4.2.2 案例二......................................4-16 4.2.3 案例三......................................4-24 4.2.4 案例四......................................4-31 4.3 結果統計........................................4-39 4.3.1 一般事件案例統計............................4-39 4.3.2 大規模事件案例統計..........................4-40 4.3.3 排放係數比對................................4-41 第五章 結論與建議 5.1 結論.............................................5-1 5.2 建議.............................................5-3 參考文獻 ..R-1 附錄 附錄A 客觀分析法.......................................A-1 附錄B 變分分析法.......................................B-1 附錄C 研究資料簡介.....................................C-1 附錄D 空氣品質污染指標PSI.............................D-1 附錄E 污染源分類.......................................E-1 附錄F 一般事件案例列表及氣團圖.........................F-1 附錄G 大規模事件列表...................................G-1 表目錄 表2.1.1 稻草排放係數表.................................2-2 表2.2.1 Pasquill 穩定度分類表.............................2-5 表2.2.2 日照強度與天頂角、雲量之關係...................2-6 表2.2.3 莫寧賀夫尺度與穩定度之間的關係(Seifeld,1998)...2-7 表2.2.4 Golder莫寧荷夫尺度公式各穩定度之p、q值.......2-7 表3.1.1 台灣中、南部縣市二期稻作面積前五大縣市農業收成進度 累積表.........................................3-5 表4.1.1 2002年11月6日案例事件日背景介紹..............4-1 表4.1.2 2002年11月6日案例事件增量統計表..............4-7 表4.2.1 大規模事件2002年11月27日事件列表............4-8 表4.2.2 2002年11月27日事件日小時增量統計............4-15 表4.2.3 2003年11月13日事件日列表....................4-16 表4.2.4 2003年11月13日事件日增量統計表.............4-23 表4.2.5 2004年11月23日事件日列表....................4-24 表4.2.6 2004年11月23日事件日增量統計................4-30 表4.2.7 2004年12月01日事件列表......................4-31 表4.2.8 2004年12月1日事件日增量統計................4-38 表4.3.1 一般事件案例通風指數分類......................4-39 表4.3.2 一般事件案例一次污染物平均小時增量結果統計....4-39 表4.3.3 充足日照事件案例下（雲量＜0.5）O3平均小時增量之結果統計.........................................4-40 表4.3.4 非充足日照事件案例下（雲量≧0.5）O3平均小時增量之結果統計.......................................4-40 表4.3.5 總事件案例O3平均小時增量之結果統計...........4-40 表4.3.6 大規模事件案例一次污染物平均小時增量結果統計.4-40 表4.3.7 充足日照事件案例下（雲量＜0.5）O3平均小時增量結果統計...........................................4-41 表4.3.8 非充足日照事件案例下（雲量≧0.5）O3平均小時增量結果統計.........................................4-41 表4.3.9 大規模事件案例下之O3平均小時增量結果統計.....4-41 表4.3.10 一般事件案例各一次污染物小時平均增量統計結果與稻草燃燒排放係數比對表。......................4-41 表C.1 環保署測站之基本資料............................C-4 圖目錄 圖2.1.1 國內露天燃燒稽查統計圖.........................2-1 圖2.3.1 光解速率常數與太陽天頂角餘弦函數關係圖........2-16 圖2.3.2 緯度ψ、太陽傾斜角δ與太陽天頂角Z關係圖.......2-16 圖2.3.3 溫度與臭氧濃度之關係..........................2-17 圖3.1.1 各縣市二期稻作耕作面積直條圖...................3-3 圖3.1.2 台中市、台中縣、彰化縣、南投縣收成進度圖.......3-4 圖3.1.3 雲林縣、嘉義市、嘉義縣、台南市、台南縣收成進度圖 ............................................3-4 圖3.1.4 高雄縣、高雄市、屏東縣收成進度圖...............3-4 圖3.3.1 研究流程圖.....................................3-9 圖3.3.2 風場分析流程圖................................3-10 圖4.1.1 源區沙鹿測站11月6日至7日各污染物種逐時偏差百分比 ..........................................4-2 圖4.1.2 源區忠明測站11月6日至7日各污染物種逐時偏差百分比.......................................... 4-2 圖4.1.3 源區西屯測站11月6日至7日各污染物種逐時偏差百分比...........................................4-2 圖4.1.4 源區線西測站11月6日至7日各污染物種逐時偏差百分比...........................................4-3 圖4.1.5 11月6日 21時之源區範圍.......................4-3 圖4.1.6 11月7日 3時之氣團流佈.......................4-3 圖4.1.7 11月7 日 9 時之氣團流佈.......................4-4 圖4.1.8 11月7日15時之氣團流佈.......................4-4 圖4.1.9 11月7日21時之氣團流佈.......................4-4 圖4.1.10 受體區彰化測站11月 7日各污染物種濃度逐時偏差百分比..........................................4-5 圖4.1.11 受體區二林測站11月 7日各污染物種濃度逐時偏差百分比..........................................4-5 圖4.1.12 受體區南投測站11月 7日各污染物種濃度逐時偏差百分比..........................................4-6 圖4.1.13 受體區竹山測站11月 7日各污染物種濃度逐時偏差百分比..........................................4-6 圖4.2.1 2002年11月27日12時東亞地區地面標準天氣圖....4-9 圖4.2.2 2002年11月28日12時東亞地區地面標準天氣圖...4-10 圖4.2.3 11月27∼11月28日事件日源區各污染物種濃度逐時偏差百分比......................................4-11 圖4.2.4 11月27∼11月28日源區逐時風速圖..............4-11 圖4.2.5 11月27∼11月28日事件日受體區各污染物種濃度逐時偏差百分比....................................4-12 圖4.2.6 11月27∼11月28日事件日受體區逐時風速圖......4-12 圖4.2.7 11月27∼11月28日逐時總雲量圖................4-14 圖4.2.8 2003年11月13日12時東亞地區地面標準天氣圖....4-17 圖4.2.9 2003年11月14日12時東亞地區地面標準天氣圖....4-18 圖4.2.10 2003年11月15日12時東亞地區地面標準天氣圖...4-19 圖4.2.11 11月13日∼11月15日事件日源區各污染物種濃度逐時 偏差百分比...................................4-20 圖4.2.12 11月13日∼11月15日事件日源區逐時風速圖....4-20 圖4.2.13 11月14日∼11月15日事件日受體區各污染物種濃度逐 時偏差百分比.................................4-21 圖4.2.14 11月13日∼11月15日事件日受體區逐時風速圖..4-21 圖4.2.15 11月13日∼11月15日事件日逐時總雲量........4-22 圖4.2.16 2004年11月23日12時東亞地區地面標準天氣圖...4-25 圖4.2.17 2004年11月24日12時東亞地區地面標準天氣圖..4-26 圖4.2.18 11月23日∼11月24日事件日源區各污染物種濃度逐時 偏差百分比...................................4-27 圖4.2.19 11月23日∼11月24日事件日源區逐時風速......4-27 圖4.2.20 11月24日∼11月25日事件日受體區各污染物種濃度逐 時偏差百分比.................................4-28 圖4.2.21 11月23日∼11月25日事件日受體區逐時風速.....4-28 圖4.2.22 11月23日∼11月24日事件日逐時總雲量.........4-29 圖4.2.23 2004年12月1日12時東亞地區地面標準天氣圖...4-32 圖4.2.24 2004年12月2日12時東亞地區地面標準天氣圖...4-33 圖4.2.25 2004年12月3日12時東亞地區地面標準天氣圖....4-34 圖4.2.26 12月1日∼12月4日事件日源區各污染物種濃度逐時偏 差百分比.....................................4-35 圖4.2.27 12月1日∼12月4日事件日源區逐時風速........4-35 圖4.2.28 12月2日∼12月3日受體區各污染物種濃度逐時偏差百 分比.........................................4-36 圖4.2.29 12月2日∼12月4日受體區事件日逐時風速.......4-36 圖4.2.30 12月1日∼12月4日事件日逐時總雲量...........4-37 圖C.1 台灣地區測站分佈.................................C-2 圖C.2 圖C.1中北部地區與高屏地區框示部分測站分佈.......C-

Simulating and Analyzing the Effects on Concentration of Airborne Particulates derived from Unvegetated Riverbanks

台灣地區為容易遭受颱風和地震等天然災害的地區，這些天然災害亦會伴隨著土石流的災害，土石流裡會挾帶著大量的泥砂，會隨著河流的沉積到下游處。當大氣條件為乾燥並伴隨著較強烈的東北季風時，往往會造成裸露河床地區附近懸浮微粒(PM10)濃度的升高而危害人體之健康。2009年經過莫拉克颱風之後，一些鄰近河川下游地區的空氣品質測站測得比往年高的PM10濃度，故本研究為欲了解莫拉克颱風對這些河川下游地區空氣品質測站PM10的影響。本研究為建立一揚塵之網格模式，首先比對台東空氣品質測站2004、2005年10 ~ 12月模擬與觀測值之結果，了解模式模擬PM10之可信度，接著迴歸2001 ~ 2008年10 ~ 12月之揚塵潛勢與PM10之平均濃度，顯示兩者有很高的相關性(0.78)，而截距28.7可表示在沒有揚塵情況時，台東測站的PM10背景濃度。接著把2009年10 ~ 12月的揚塵潛勢代入先前迴歸的方程式中，求得的PM10濃度為37.98 μg/m3, 但實際上台東測站2009年10 ~ 12月的平均濃度為61.67 μg/m3，而兩者的差異亦可解釋為莫拉克颱風後，帶來較往年多的砂石，沉積到河川下游處，故在揚塵潛勢沒有太大變化下，2009年 10 ~ 12 月卻監測到較高的PM10濃度。 除了了解莫拉克風災後對河川下游地區的空氣品質測站PM10的影響，本模式亦測試其應用在複雜地形的能力，可以看出在花蓮溪的揚塵沿著花東縱谷內傳輸。在垂直方向上，因揚塵模式只計算揚塵的通量，並沒有考慮垂直速度，故在垂直方向只靠擴散效應影響，故影響高度約在混合層高度附近，多在800公尺以下。 本研究亦利用濁水溪附近高密度的空氣品質監測站，了解濁水溪附近揚塵主要影響區域為崙背、麥寮和褒忠地區等，原因為河川揚塵為大顆粒粒徑為主，故較易沉降致使影響範圍不大。而在高風速下，除了在濁水溪鄰近區域有高PM10之濃度之外，其他地區可能因為料堆場或是廢棄的農地等，致使PM10濃度升高。Landslides frequently occur during large earthquakes and storms in Taiwan, supplying large volumes of sediment to downslope areas. When coupled with the intense northeast monsoon over Taiwan in the dry winter season, this can lead to high concentrations of airborne particulates that are hazardous to human health. Air quality monitoring stations near unvegetated riverbanks recorded high concentrations of particulate matter less than 10 microns (PM10) after Typhoon Morakot in 2009. The objective of this study was, therefore, to analyze the effects on air quality of sediment caused by the typhoon. A deflation model was simulated, and the resulting estimates were compared with observed data from the Taitung monitoring station for 2004 and 2005. The relationship of dust flux to average atmospheric dust concentration was analyzed for October to December 2001 ~ 2010. Analysis showed that the 2001 ~ 2008 data are highly correlated (0.78) with the average concentration. The intercept of 28.7 represented the background concentration with no dust emission, from October to December of 2001 to 2008. Based on the dust potential in 2009, the average PM10 concentration would be 37.98 μg/m3; however, the measured concentration was 61.67 μg/m3 from October to December. This suggests the strong influence of dust re-suspended from unvegetated riverbanks by Typhoon Morakot. Also, this model was very ideal when applying the transportation mechanism in the complex terrain. The pollution air mass could move alone the East Rift Valley. In the deflation module, due to lack the vertical velocity of the dust emission, the influence height of dust pollution is only the affected by the mechanism of vertical diffusion in the mixing height. In general, influence height of dust pollution is about 200-800 meters. From the contour maps of high density air quality stations near Jhuoshuei River, main influence area is from Lunbei station to Mailiao and Baozhong Station. Under high-speed winds, besides bare lands of the river, there were also other PM10 emission sources, such as pile storage, blocks yards and bare or abandoned farmlands. Even the monitoring stations are not closed the Jhuoshuei River, sometimes they read high PM10 concentration.Abstract I Table of Contents V List of tables IX List of figures XI Chapter 1 Introduction 1-1 Chapter 2 Literature Review 2-1 2.1 The Sources and Characteristics of Particulate Pollutants 2-1 2.2 The Mechanism of Fugitive Dust through Wind Erosion 2-3 2.3 The Physical Effects of the Atmosphere 2-7 2.3.1 Wind Field Analysis 2-8 2.3.2 Meteorological Parameter Processing 2-10 2.3.2.1 Atmospheric Stability 2-11 2.3.2.2 Monin-Obukhov Length Scale 2-11 2.3.2.3 Friction Velocity 2-14 2.3.2.4 Height of the Mixing Layer 2-16 2.3.2.5 Diffusion Coefficient 2-17 2.4 Dry Deposition 2-20 2.4.1 Aerodynamic Resistance 2-23 2.4.2 Quasi-laminar Layer Resistance 2-24 2.4.3 Gravity Settling Velocity 2-24 Chapter 3 Research Method 3-1 3.1 Model Design 3-1 3.1.1 Model Theory and Assumptions 3-1 3.1.2 Model Structure 3-2 3.1.2.1 Main Program 3-3 3.1.2.2 Bott''s Advection Scheme 3-4 3.1.2.3 The Crank-Nicolson Method 3-6 3.1.2.4 The meteorological Module 3-7 3.1.2.5 Deflation Module 3-10 3.1.2.6 Deposition Module 3-14 3.1.2.7 Geographic Information Module 3-14 3.1.2.8 Initial and Boundary Module 3-15 3.1.2.9 Model Related Settings 3-16 3.2 Research Domain and Data Selection 3-18 3.3 Analyzing the Policy-required Air Quality Monitoring Station 3-21 Chapter 4 Result and Discussion 4-1 4.1 Simulation for the Deflation Dust from Unvegetated Riverbanks 4-1 4.1.1 Results of Transport Simulation 4-1 4.1.2 Results of Long-term Simulation 4-7 4.1.3 Influence of Typhoon Morakot on PM10 4-16 4.1.4 Brief Summary for Simulating the Dust Deflation 4-19 4.2 Analyzing the Policy-required Air Quality Monitoring Station 4-24 Chapter 5 Conclusion 5-1 References R-1 Appendix A The Phenomenon of the Dust from Hualien River Transport in the East Rift Valley A-1 Appendix B The Hourly Contour Maps of PM10 Concentration near Jhuoshuei River B-